第六章 第四节 电磁波及其应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（粤教版）

本高中物理讲义聚焦电磁波及其应用，以麦克斯韦电磁场理论为核心，串联变化的电场与磁场相互激发形成电磁场、传播产生电磁波的知识脉络，涵盖电磁波的横波特性、真空中传播速度及波长频率关系，延伸至电磁场的物质性及电磁波谱应用。 该资料通过判断题辨析概念误区，表格对比不同变化电磁场效应及电磁波谱特性，例题结合微波炉加热、空间站通信等实际，助力学生构建物质与能量观念，提升科学推理能力。课中辅助教师高效授课，课后便于学生回顾强化，弥补知识盲点。

第四节　电磁波及其应用 [学习目标]　1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场、电磁波的概念(重点)。2.知道电磁场的物质性和电磁波的特点。3.了解无线电波的应用。 一、电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的电场产生磁场。 (2)变化的磁场产生电场。 2.电磁场：变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场。 3.电磁波 变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波。 4.电磁波的特点 (1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。如图。 (2)电磁波可以在真空中传播。在真空中传播速度等于光速c=3×108 m/s。 (3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。 (4)对于电磁波，用λ表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有c=λf。 (1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。(　×　) (2)各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播。(　×　) (3)只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波。(　×　) (4)电磁波传播需要介质。(　×　) 例1　(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是 (　　) A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 答案　AB 解析　变化的磁场产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 例2　电磁波在真空中传播的速度c=3×108 m/s，有一个广播电台的频率f=90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ约为(　　) A.2.70 m B.270 m C.3.00 m D.3.33 m 答案　D 解析　根据c=λf可得，λ= m≈3.33 m。 二、电磁场的物质性 1.微波炉利用电磁波加热食物，说明电磁场具有能量。 2.彗星尾是太阳光的光压压迫彗星尘埃物质形成的，表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性。 3.电磁场因具有能量而具有运动质量。光压现象也说明电磁场具有质量。 4.电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律。 5.电磁场具有质量、能量，物质间可以相互作用，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，所以电磁场是一种物质。 例3　(2024·广东省高二联考)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.金属盒不能屏蔽电磁波 B.在真空中的传播速度与其波长有关 C.微波炉利用的微波不属于电磁波 D.中国空间站利用电磁波与地面通信 答案　D 解析　金属盒可以屏蔽电磁波，故A错误；电磁波在真空中的传播速度为光速，与其波长无关，故B错误；微波炉是利用微波的能量来加热食物的，是利用电磁波的能量特性进行工作的，故C错误；中国空间站和地面之间存在真空层，所以只能采用电磁波通信，故D正确。 三、电视广播、雷达、移动电话 1.电视广播 (1)电视图像和声音信号是通过电磁波传播的。 (2)电视广播使用微波传送电视信号。 2.雷达 (1)雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器。雷达主要由发射机、接收机和显示器等部分组成。 (2)雷达工作时使用的是微波。 3.移动电话 无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的。 4.电磁波谱 (1)电磁波谱：电磁波按频率由小到大顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。它们共同构成了范围广阔的电磁波谱。 (2)不同频率的电磁波的比较 　 名称 特性 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 主要应用 通信、广播 红外探测器、红外体温计 引起视觉 灭菌、消毒、防伪 医学透视、安检 治疗疾病、金属探伤 真空中的速度 c=3×108 m/s 频率 小→大 例4　(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是(　　) A.真空中雷达发射的电磁波的传播速度为3×108 m/s B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D.雷达使用的是无线电波的微波波段 答案　ACD 解析　真空中电磁波的传播速度为3×108 m/s，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷达使用的是无线电波的微波波段，D正确。 例5　在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是(　　) A.红外线的频率最大，可见光的频率最小 B.可见光的频率最大，红外线的频率最小 C.X射线频率最大，红外线的频率最小 D.X射线频率最大，可见光的频率最小 答案　C 解析　红外线、可见光和X射线三个波段的波长是从长到短的，所以其频率是从低到高的，则频率最大的是X射线，频率最小的是红外线，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $